Extraction par voie thermique du soufre présent dans les minerais de type pyrrhotite Fe₁-xS

Abstract

L’extraction par vaporisation réactive des éléments contenus dans un minerai naturel peut constituer, dans certains cas favorables, une alternative aux méthodes métallurgiques courantes mettent en oeuvre des successions de traitements physiques et chimiques complexes. Dans cette perspective, ce travail a été consacré à l’étude de traitements thermiques d’un minerai de pyrrhotite (Fe₁-x S) afin d’examiner les possibilités d’extraction du souffre et de récupération des métaux. Des traitements à haute température ont été envisagés et réalisés soit dabs un écoulement de gaz inerte, soit dans un milieu réactif (carbone ou vapeur d’eau) afin de favoriser la vaporisation du soufre. Une première partie présente une méthode de modélisation par le calcul thermodynamique de l’évolution d’un système chimique complexe, qui s’applique aux systèmes Fe-S, Fe-S-C et Fe-S-H₂O. Cette méthode est basée sur le calcul d’états d’équilibres successifs qui s’établissent après que la phase gazeuse ait été éliminée du système. Cette modélisation a montré que l’extraction du soufre ne pourrait être obtenue totalement que lorsqu’on fait intervenir le carbone ou la vapeur d’eau. Une deuxième partie est consacrée à une étude expérimentale effectuée à l’aide d’un dispositif thermogravimétrique. Nous avons ainsi déterminé les vitesses de vaporisation d’échantillons de minerais Fe₁-x S en fonction de divers paramètres tel que l’ajout de carbone en minerais pulvérulent ou la pression de vapeur d’eau. Les résultats des calculs thermodynamiques ont été, dans leur ensemble, confirmés par l’étude expérimentale. Dans une troisième partie, nous avons établi un modèle permettant de décrire le processus de vaporisation par le calcul des transferts de matière par diffusion dans la phase gazeuse.